nghiên cứu khai thác một số module điều khiển quá trình của hệ simatic s7-300

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRÊN CƠ SỞ CÁC MODULE MỀM TRONG HỆ SIMATIC S7-300.. Chọn tham số bộ điều khiển PID cho lò điện trở 4.1.2.2 Kết quả thí nghiệm

môC LôC

MỞ ĐẦUCHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.1 KHÁI QUÁT VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

1.2 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH (PLC)

Chức năng sắp xếp biểu tượng (Symbol Editor)

Chuẩn đoán lỗi phần cứng.

Ngôn ngữ lập trình.

Đặt cấu hình phần cứng (Hardware Configuration).

CHƯƠNG II: MODULE ĐIỀU KHIỂN MỀM TRONG STEP 7 2.1 MODUL ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC VỚI FB41 “CONT_C”.

2.1.1 Giới thiệu chung về khối FB41.

2.1.2.Tham biến hình thức đầu vào của FB 41.

Dead Band

Tham số bộ PID (PID Parameter)

Manipulative Variable

2.2 MODUL ĐIỀU KHIỂN BƯỚC FB42 “CONT_S”.

2.2.1 Giới thiệu chung về FB42.

Sơ đồ cấu trúc khối FB42.

Thuật điều khiển PI bước.

Khởi động và thông báo lỗi.

Tham biến hình thức đầu vào của FB42.

2.3 KHỐI TẠO HÀM XUNG: FB43 “ PULSEGEN”.

2.3.1 Giới thiệu chung về khối FB43.

2.3.2 Mô tả FB43

Chế độ “Three step control” - Điều khiển 3 vị trí

Minimum Pulse or Minimum Break Time.

Điều khiển 3 vị trí không đối xứng.

Chế độ “Two step control”- Điều khiển 2 vị trí.

Chế độ bằng tay trong điều khiển 2/3 vị trí

Complete restart/ Restart.

Báo lỗi trong FB43

2.3.4 Tham biến hình thức đầu ra

2.4 MỘT SỐ CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG MODUL MỀM PID.

2.4.1 Với khối hàm FB 41 “CONT_C”.

2.4.2 Với khối hàm FB 43 “FULSEGEN”.

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MỘT SỐ THUẬT TOÁN

ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRÊN CƠ SỞ CÁC MODULE MỀM

TRONG HỆ SIMATIC S7-300.

3.1 CƠ SỞ THỰC HIỆN THUẬT TOÁN.

3.1.1 Bộ điều khiển PID.

3.1.3 Một số phương pháp chọn tham số bộ điều khiển PID.

3.1.3.1 Thiết kế bộ điều khiển dựa trên cơ sở thực nghiệm.

A Phương pháp thứ 1 của Zeigler- Nichols.

B Phương pháp thứ 2 của Zeigler- Nichols.

Nguyên lý chung của phương pháp.

C Phương pháp Chien- Hrones- Reswick.

C Phương pháp bù hằng số thời gian tổng của Kuhn

3.1.3.2 Thiết kế bộ điều khiển dựa trên miền tần số

3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID BẰNG MODULE MỀM TRONG

HỆ SIMATIC S7-300

3.2.1 Các khối hàm đọc tín hiệu tương tự (Analog)

3.2.1.1 Khối đọc giá trị tương tự FB 105

3.2.1 Bộ điều khiển mờ

3.2.1.1 Cấu trúc bộ điều khiển mờ

3.2.1.2 Các bước thiết kế bộ điều khiển mờ.

A Bộ điều khiển mờ tĩnh

B Bộ điều khiển mờ động.

3.2.2 Chỉnh định mờ tham số bộ điều khiển PID.

3.2.2.1 Phương pháp Zhao, Tomizuka và Isaka.

3.2.2.2 Ví dụ về bộ điều khiển PID có tham số chỉnh định trên cơ sở

VÀ BÀN THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN MỨC.

4.1 ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN LÒ ĐIỆN TRỞ.

4.1.1 Đặc điểm bộ thí nghiệm điều khiển lò điện trở

4.1.1.1 Sơ đồ thí nghiệm

4.1.1.2 Các thành phần trong sơ đồ thí nghiệm

4.1.2 Chọn tham số bộ điều khiển PID cho lò điện trở

4.1.2.1 Mô hình hóa lò điện trở bằng công cụ System Identifcation Toolbox trong MATLAB.

3.1.4.2 Chọn tham số bộ điều khiển PID cho lò điện trở

4.1.2.2 Kết quả thí nghiệm điều khiển lò nhiệt sử dụng bộ điều khiển PID trên cơ sở các module mềm trong STEP7.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊTÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU

Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của các bộ điều khiển hiện đại nhưng nhiều hệ thống điều khiển trong công nghiệp vẫn dùng bộ điều khiển PID bởi vì nó là bộ điều khiển chuẩn và luật điều khiển của nó rất dễ hiểu Một trong những ứng dụng của bộ điều khiển PID trong điều khiển thích nghi và điều khiển mờ là thường xuyên phải chỉnh định lại các tham số của nó để phù hợp với sự thay đổi không biết trước của đối tượng cũng như của môi trường nhằm đảm bảo được các chỉ tiêu chất lượng đã đề ra cho hệ thống

Đặc biệt các thiết bị điều khiển logic khả trình PLC của hãng SIEMENS hiện nay đang được dùng khá phổ biến ở nước ta hiện nay Việc nghiên cứu khai thác triệt để những tính năng của chúng trong kỹ thuật điều khiển là rất cần thiết, nó cho phép chúng ta thực hiện được nhiều bài toán điều khiển mà không cần tăng thêm chi phí đầu tư cho thiết bị

Nội dung đề tài đề cập vào một số vấn đề sau:

• Nghiên cứu thiết bị điều khiển logic khả trình PLC và phần mềm STEP7 của hệ PLC SIMATIC S7-300 (Chương I)

• Nghiên cứu đặc điểm, cấu trúc, nguyên lý làm việc, các tham số đầu vào đầu ra của các module mềm PID controller tích hợp sẵn trong STEP7: FB41, FB42, FB43 (chương II)

• Nghiên cứu cơ sở thuật toán để thiết kế một số thuật toán điều khiển quá trình trên cơ sở các module mềm trong hệ SIMATIC S7-300: Bộ điều khiển PID với khối FB41, bộ điều khiển PID với khối FB43 (chương III)

• Thí nghiệm kiểm chứng trên bộ thí nghiệm điều khiển lò điện trở, so sanh với một số bộ điều khiển khác Từ đó rút ra kết luận thực tiễn và những đề

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.1 KHÁI QUÁT VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

Điều khiển trong kỹ thuật được hiểu là khoa học nghiên cứu về quá trình thu thập, xử lý tín hiệu và điều khiển các quá trình và hệ thống thiết bị kỹ thuật Hệ thống điều khiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người được gọi là hệ thống điều khiển tự động

Điều khiển quá trình được hiểu là ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động trong điều khiển, vận hành và giám sát các quá trình công nghệ, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất và đảm bảo an toàn cho con người, máy móc và môi trường

Một hệ thống điều khiển (Controll System) là một liên kết của nhiều thành phần, tạo nên một cấu hình hệ thống có khả năng đáp ứng một nhu cầu nhất định Một thành phần hay một quá trình (Process) cần được điều khiển được gọi là đối tượng điều khiển (ĐT ĐK), được biểu diễn bằng một khối có đầu vào và đầu ra

ĐT ĐK

vào

ra

Hình 1.1 Quá trình cần điều khiển

Một hệ thống điều khiển đơn giản nhất bao gồm một bộ điều khiển tác động lên một đối tượng điều khiển và được gọi là hệ thống điều khiển vòng hở (open loop)

Đáp ứngmong muốnra

ĐT ĐK

Bộ điều khiển

Hình 1.2 Hệ thống điều khiển vòng hở

Đối tượng điều khiển (ĐTĐK) là thành phần tồn tại khách quan

Thiết bị điều khiển (TBĐK) là tập hợp tất cả các thiết bị của hệ thống nhằm tạo ra tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng điều khiển

Hệ thống điều khiển vòng kín (closed loop) được sử dụng thêm một giá trị đo của tín hiệu ra thực sự để so sánh với đáp ứng đầu ra Giá trị đo này được gọi

là tín hiệu phản hồi (feedback signal) Đáp ứng

mong muốnra

Quá trình

Bộ điều khiển

cổ điển”

Đến những năm 1960, là giai đoạn phát triển của kỹ thuật điều khiển được gọi là “điều khiển hiện đại” (Modern Control) Hệ kỹ thuật ngày càng trở nên phức tạp, có “nhiều đầu vào, nhiều đầu ra - MIMO”

Bắt đầu từ những năm 1980, xuất hiện “kỹ thuật điều khiển bền vững hệ

1.2 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH (PLC)

Ngày nay, các hệ thống điều khiển tự động sử dụng thiết bị điều khiển khả trình (Programable Logic Controller- PLC) ngày càng phổ biến Với

những tính năng ưu việt như: cấu trúc nhỏ gọn, tốc độ xử lý thời gian thực cao, nhiều chức năng điều khiển, có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, cộng với khả năng kết nối với các thiết bị điều khiển, theo dõi giám sát… đã tạo cho PLC một khả năng làm việc linh họat và hiệu quả

1.3 Hệ SIMATIC PLC S7-300.

1.3.1 PLC là gì?

PLC (Programable Logic Controller) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số

1.3.2 Nguyên lý chung và cấu trúc bộ PLC.

* Sơ đồ khối của PLC

Hình 1.4 Sơ đồ khối của PLC

* Nguyên ký chung về cấu trúc bộ PLC

Timer

Counter

Flag bit

Cổng ngắt và đếmtốc độ caoCổng vào ra

on boad

Quản lý ghép nốiBus PLC

Bộ nhớ chương trình

CPU

Bộ đệmVào ra

Khối xứ lý trung tâm

+

Hệ điều hành

Hình 1.5 Nguyên lý chung về cấu trúc PLC

Thành phần của PLC bao gồm: CPU (Central Preccesing Unit), RAM (Random-Access Memory), các bộ xử lý vào/ra, các bộ xử lý toán học và các thành phần khác được chế tạo đặc thù thích nghi với sử dụng vận hành trong môi trường công nghiệp

Một hệ thống có thể có 1 PLC hoặc gồm nhiều PLC kết qua MPI bus

Hình 1.6 Hệ thống điều khiển có một PLC

1.3.3 Hệ PLC S7-300.

Dòng Simatic S7 được sử dụng nhiều nhất trong các nhà máy xí nghiệp trong nước Các họ PLC của dòng simatic S7 bao gồm: S7-200, S7-300, S7-400

Module PS

Module CPU Module SM Module CP

Hình 1.8 SIMATIC S7 300/ của SIEMENS

1.3.4 Các module của PLC S7-300.

Để tăng tính sử dụng mềm dẻo trong ứng dụng thực tế, hê SIMATIC

S7-300 được chia nhỏ thành các module Do vậy số module được sử dụng nhiều hay ít tùy thuộc vào bài toán điều khiển Tất các các module được gắn trên các thanh ray (rack)

1.3.4.1 module CPU

1.3.4.2 module mở rộng.

Các module mở rộng được chia làm 5 loại chính:

a module nguồn PS (Power Supply)

b module cổng tín hiệu SM (Signal module):DI (Digital Input); DO (Digital Output); DI/DO (Digital Input/Digital Output); AI (Analog Input); AO (Analog Output); AI/AO (Analog Input/Analog Output)

c module IM ( Interface module)

d module FM ( Function module)

e module CP (Communication module)

Hình 1.9 Sơ đồ kết nối các module của S7-300 trên rack

1.4 PHẦN MỀM STEP – 7

STEP7 là một bộ chương trình phần mềm chuẩn sử dụng để đặt cấu hình

và lập trình cho SIMATIC PLC Nó là một phần mềm công nghiệp có các version

STEP7 Micro/ DOS, STEP7 Micro/Win cho S7-200; STEP7 cho S7-300

1.4.2 Bộ chương trình STEP7 chuẩn (STEP7 Standard Package)

Bộ chương trình STEP7 chuẩn hỗ trợ nhiều chức năng trong toàn bộ các

mặt của một quá trình tạo một nhiệm vụ điều khiển tự động

Chức năng quản lý (SIMATIC Manager)

Simatic Manager quản lý toàn bộ dữ liệu thuộc về một dự án điều khiển tự động, bất kể dữ liệu đó được thiết kế cho hệ thống điều khiển lập trình nào

Hình 1.11 Giao diện màn hình Simatic Manager

Chức năng sắp xếp biểu tượng (Symbol Editor)

Với Symbol Editor ta có thể quản ly tất cả các tên biến hình thức

Hình 1.12 Giao diện chức năng xuất nhập dữ liệu

xuất nhập dữ

Hình 1.13 Giao diện chức năng chỉnh sửa tên hình thức (symbol).

Chuẩn đoán lỗi phần cứng.

Ngôn ngữ lập trình.

Đặt cấu hình phần cứng (Hardware Configuration).

chỉnh sửa

CHƯƠNG II: MODULE ĐIỀU KHIỂN MỀM TRONG STEP 7.

Phần mềm STEP 7 cung cấp các modul điều khiển mềm PID để điều khiển các đối tương có mô hình liên tục như lò nhiệt, động cơ, mức…

Phụ thuộc vào cơ cấu chấp hành, ta có thể chọn được các modul mềm PID tương thích Ba module được tích hợp sẵn trong STEP7:

1 Điều khiển liên tục với FB41 (tên hình thức CONT_C)

2 Điều khiển liên tục với FB42 (tên hình thức CONT_S)

3 Điều khiển phát xung với khối hàm hỗ trợ FB43 (tên hình thức FULSEGEN)

2.1 MODUL ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC VỚI FB41 “CONT_C”.

2.1.1 Giới thiệu chung về khối FB41.

FB41 “CONT_C” được sử dụng để điều khiển các quá trình kỹ thuật với các biến đầu vào và đầu ra tương tự trên cơ sở thiết bị khả trình SIMATIC

Tín hiệu chủ đạo SP_INT được nhập dưới dạng dấu phẩy động

Chứng năng CRP_IN là chuyển đổi kiểu biểu diễn của PV_PER từ dạng số nguyên sang dạng số thực có dấu phẩy động

100 _

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc của khối FB41.

2.1.2.Tham biến hình thức đầu vào của FB 41.

FB 41 có 27 tham biến hình tức đầu vào

2.1.3 Tham biến đầu ra của FB41 “CON_C”

FB 41 có 9 tham biến hình tức đầu ra

2.1.4 Khai báo tham số cho bộ điều khiển PID.

Phần mềm STEP cung cấp một giao diện hỗ trợ cho người sử dụng trong việc khai báo tham số cho bộ điều khiển PID.Tạo khối DB (Data Block) cho bộ điều khiển sử dụng giao diện của module điều khiển PID bằng cách gõ lệnh:

Start/ Simatic/ Step7/ PID Control Paramester Assignment

Ví dụ: Ta sẽ tạo một Data Block mới tên là DB41

Hình 2.2 Giao diện tạo khối DB mới

Hình 2.3 Gán tham số cho khối FB 41

1 Process Value, Internal (Biến quá trình bên trong).

Tên Project chứa

khối DB mà ta

muốn tạo

Tên khối DB chứa dữ liệu

mà ta muốn tạo

Dead Band

Nếu biến quá trình bị ảnh hưởng bởi nhiễu và bộ điều khiển được thiết lập tốt nhất, nhiễu sẽ ảnh hưởng tới đầu ra Khối Dead Band có tác dụng lọc những giá trị nhỏ xung quanh giá trị xác lập

Hình 2.4 Khối Dead Band

Tham số bộ PID (PID Parameter)

Ta có thể tích cực hoặc không tích cực các luật điều khiển tỉ lệ, vi phân, tích phân một cách riêng lẻ

a Tích cực luật tỉ lệ (Proportional Action)

Luật điều khiển tỉ lệ được tích cực khi mà P_SEL được thiết lập giá trị TRUE

b Tích cực tích phân (Intergal Action )

Luật tích phân được tích cực khi “I_SEL) thiết lập giá trị TRUE

c Tích cực luật vi phân (Deritvative Action).

Luật vi phân được tích cực khi “D_SEL” được thiết lập giá trị TRUE

Biến thao tác (Manipulative Variable)

Nhập vào giá trị thao tác bằng tay hay cho phép bộ điều khiển ở chế độ

tự động

a Chế độ bằng tay (Manual Mode).

Khi vòng điều khiển mở (tham số FB MAN_ON = TRUE) Ta có thể chèn một giá trị ở cổng vào MAN

b Chế độ tự động (Automatic Mode ).

Vòng điều khiển được đóng ( FB Parameter MAN_ON=FALSE).

c Giới hạn (Limit).

Giá trị thao tác luôn bị giới hạn trên và giới hạn dưới, để tránh giá trị không được phép qua trong quá trình

d Chuẩn hoá (Standardziation)

Giá trị thao tác được làm thích hợp với đầu ra như là giá trị dấu phẩy động và giá trị ngoại vi với thể thức sau sử dụng thừa số và phần bù

Manipulated Value= Manipulated Value*Normalization Factor + Normalization Offset

FB41 “CON_C” hỗ trợ một bộ chương trình phục vụ việc khởi tạo lại hoàn toàn hệ thống

Khối FB41 không có khả năng tự kiểm tra lỗi bên trong của modul mềm PID

2.2 MODUL ĐIỀU KHIỂN BƯỚC FB42 “CONT_S”.

2.2.1 Giới thiệu chung về FB42.

FB42 “CON_S” là modul mềm được tích hợp sẵn trong phần mềm STEP7 FB42 “CON_S” được sử dụng trên cơ sở Simatic- 300/400 để điều khiển các đối tượng kỹ thuật với đầu ra của bộ điều khiển tín hiệu số

Một phần trong các chức năng của modul mềm này là đóng vai trò của một bộ điều khiển PI có các giá trị và tín hiệu đầu ra số đặt bằng tay Làm việc

ở chế độ này bộ điều khiển bước không cần đến tín hiệu hồi tiếp

Sơ đồ cấu trúc khối FB42.

Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc khối FB 42

Tín hiệu chủ đạo: Được biểu diễn dạng dấu phẩy động và được thiết lập

từ cổng vào SP_INT

Tín hiệu ra của đối tượng: Được đưa thẳng từ cổng vào tương tự theo kiểu số nguyên hoặc được truyền sau khi đã biến đổi sang kiểu số thực dấu phẩy động

Hàm CRP_IN có chức năng biến đổi giá trị truyền từ cổng vào tương tự sang kiểu số thực

Tín hiệu ra của CRP_IN= 27648.0

100.0

*ER

_ P PV

Chuẩn hóa: chức năng của hàm PV_NORM là chuẩn hóa tín hiệu từ ra của hàn CRP_IN

Tín hiệu ra của PV_NORM=(Tính hiệu ra của CRP_IN)*PV_FAC+PV_OFF

Thuật điều khiển PI bước.

Khối hàm FB42 của modul mềm PID làm việc không cần có tính hiệu hồi tiếp

Khởi động và thông báo lỗi.

Tham biến hình thức đầu vào của FB42.

FB42 “CON_S” có tất cả 19 tham biến đầu vào

Tham biến hình thức đầu ra của FB42.

2.3 KHỐI TẠO HÀM XUNG: FB43 “ PULSEGEN”.

2.3.1 Giới thiệu chung về khối FB43.

Khối hàm FB 43 được sử dụng để tạo một bộ điều khiển PID với xung đầu ra cho cơ cấu chấp hành kiểu tỉ lệ

Khối FB 43 có tác dụng hỗ trợ việc thiết kế một bộ điều khiển PID 2 hay 3 vị trí với bộ tạo xung theo nguyên tắc điều biên

Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc khối FB 43

2.3.2 Mô tả FB43

FB 43 thường được sử dụng với FB41 để tạo ra bộ điều khiển với đầu ra

là tín hiệu xung

Hình 2.7 Nguyên lý tạo xung của FB43

Sơ đồ của FB43 “PULSEGEN”

Hình 2.8 Sơ đồ của khối tạo xung của FB 43

a Độ chính xác của biến thao tác (Accuracy of the Manipulated Value):

b Sự đồng bộ hóa tự động (Automatic Synchronization).

c Chế độ hoạt động

Chế độ “Three step control” - Điều khiển 3 vị trí

Hình 2.9 Biểu đồ đặc tính ở chế độ điều khiển 3 vị trí.

Minimum Pulse or Minimum Break Time

Điều khiển 3 vị trí không đối xứng

Hình 2.10 Biểu đồ đặc tính ở chế độ 3 vị trí không đối xứng

Chế độ “Two step control”- Điều khiển 2 vị trí.

Trong chế độ “Two step control” chỉ có xung dương ở đầu ra QPOS_P của PULSEGEN là được kết nối điều chỉnh trạng thái bật/tắt của cơ cấu chấp hành

Hình 3.3.7 Biểu đồ đặc tính ở chế độ điều khiển 2 vị trí 0-100%

Chế độ bằng tay trong điều khiển 2/3 vị trí

Complete restart/ Restart.

Báo lỗi trong FB43

Giống như FB41, khối này không có khả năng tự kiểm tra lỗi, tham số RET_VAL không được sử dụng

2.3.3 Tham biến hình thức đầu vào

Hàm FB43 có 13 tham biến hình tức đầu vào

2.3.4 Tham biến hình thức đầu ra

Hàm FB43 có 2 tham biến hình tức đầu ra

2.4 MỘT SỐ CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG MODUL MỀM PID.

2.4.1 Với khối hàm FB 41 “CONT_C”.

2.4.2 Với khối hàm FB 43 “FULSEGEN”.

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MỘT SỐ THUẬT TOÁN

ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRÊN CƠ SỞ CÁC MODULE MỀM

TRONG HỆ SIMATIC S7-300.

3.1 CƠ SỞ THỰC HIỆN THUẬT TOÁN.

3.1.1 Bộ điều khiển PID.

Luật PID bao gồm 3 thành phần chính: Tỉ lệ (Proprtional), Tích phân (Interval) và Vi phân (Derivative) Người ta thường nói rằng PID là tập thể hoàn hảo gồm 3 tính cách khác nhau:

+ Phục tùng và thực hiện chính xác nhiệm vụ được giao (tỉ lệ)

+ Làm việc và tích lũy kinh nghiệm để thực hiện tốt nhiệm vụ (tích phân)

+ Luôn có sáng kiến và phản ứng nhanh nhạy với sự thay đổi tình huống trong quá trình thực hiện nhiệm vụ (vi phân)

Hình 3.1 Cấu trúc bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID được mô tả bằng mô hình vào ra:

( ) = p  ( ) + ∫t ( ) + D ( )  

dt

t de T d

e T t e k t

p p

1 ADD

PID

-11)

(W

)(

(3.2)Người ta có thể sử dụng bộ PID dưới dạng nhân (PID_MUL) như sau:

p T

P T P

T K

Bộ điều khiểnPID

Đối tượngw(t)

e(t)

u(t)

y(t)

Hình 3.2 Hệ thống với bộ điều khiển PID

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định tham số cho bộ điều khiển PID, song phổ biến hơn cả là các phương pháp:

* Phương pháp Ziegler- Nichols

* Phương pháp Chien- Hrones- Reswick

* Phương pháp hằng số thời gian tổng của Kuhn

* Phương pháp tối ưu độ lớn và tối ưu đối xứng

Bộ PID số được mô tả qua phương trình sai phân sau:

Hoặc là bằng hàm truyền đạt gián đoạn

2 2

1 1 0

=

z

z r z

r

(3.6)Một trong những ứng dụng của bộ điều khiển PID trong điều khiển thích nghi và điều khiển mờ là thường xuyên phải chỉnh định lại cá tham số của nó

để phù hợp với sự thay đổi không biết trước của đối tượng cũng như của môi trường nhằm đảm bảo được các chỉ tiêu chất lượng đã đề ra cho hệ thống

3.1.2 Một số chỉ tiêu chất lượng của quá trình điều chỉnh.

* Tiêu chuẩn ổn định của hệ thống

Ổn định là điều kiện cần thiết đầu tiên của một hệ thống điều khiển Điều kiện ổn định của một hệ thống điều chỉnh tự động là:

const t

* Chỉ tiêu trạng thái xác lập

Chỉ tiêu trạng thái xác lập của quá trình điều chỉnh là yêu cầu về độ chính xác của quá trình điều chỉnh Chỉ tiêu này được đánh giá thông qua giá trị đo được là sai lệch tĩnh của quá trình điều chỉnh ký hiệu là δ

* Chỉ tiêu trạng thái quá độ

Trạng thái quá độ được đánh giá bằng hai chỉ tiêu là thời gian điều chỉnh

và tính chất dao động của quá trình điều chỉnh

Độ quá điều chỉnh (overshoot) σ% là chỉ số về mức độ dao động của quá trình điều chỉnh Theo nhiễu đặt trước, độ quá điều chỉnh được xác định bằng công thức:

% 100

σ

(3.10)0

t